Matériaux parentaux utilisés

Les règles professionnelles existantes au niveau national

10

et international (tel que les FLL Guidelines ;

(FLL 2008)) pour substrats de toitures végétalisées, ont établi des recommandations concernant leurs

compositions. Ces règles visent à minimiser le poids des substrats mis en place et s’assurer qu’ils

n’engendrent pas d’impact négatif sur l’environnement (risques de lessivage ou lixiviation évoqués dans

la partie 1 de ce chapitre). Par exemple, les valeurs conseillées par les FLL Guidelines (FLL 2008) en

Poids

Matériaux

drainant Rétention d’eau

Fournitures et rétention des nutriments

Persistance dans le temps

Type de toiture

(extensive/intensive; productive ou non)

Type de végétation

(système racinaire, besoin en nutriments, demande en lumière/eau..)

Condition climatique Coût des composants

(économique, environnemental et social)

Lixiviation et lessivage vers l’environnement Emission atmosphérique Transfert vers les plantes

teneur en matière organique sont de moins de 65g.l

-1

de matière organique pour une toiture de type

extensive contre moins de 90g.l

-1

dans le cas d’une toiture intensive. Ces règles aboutissent à des

substrats très majoritairement minéraux (autour de 90% en volume) qui sont peu adaptés à des toitures

productives comme nous l’avons évoqué ci-dessus. On peut d’ailleurs noter qu’aucune mention du mot

« food » ou « vegetables » ne peut être trouvée au sein des FLL Guidelines.

Si la question du support de cultures dans le cadre de toiture potagère a bien été soulevée (voir Tableau

4), pour le moment, le défi du choix des matériaux et de leur disposition reste posé dans un objectif de

recyclage de résidus urbains. Sur les 8 études reportées au sein du Tableau 4, seulement deux

s’intéressent à la question du type de substrat à utiliser (Aloisio et al. 2016 ; Eksi et al. 2015). Aloisio et

al. (2016) comparent ainsi l’impact de 4 plantes associées par 2 et croisées à celui de trois substrats (un

terreau comparé à deux mélanges pour toiture extensive). Leur étude montre l’effet du type de plante et

du type de substrat sur (i) la biomasse produite, (ii) la quantité d’eau retenue et (iii) la qualité de cette

dernière. Les substrats extensifs sont systématiquement les moins productifs en comparaison au terreau,

l’effet étant modulé par le type de plante. S’intéressant à l’intérêt d’incorporer des doses croissantes de

matière organique dans un substrat de culture via un apport de compost de déchets verts, al. (2015),

concluent qu’un apport de 60 à 80% [les auteurs ne précisent pas si l’apport est réalisé en volume ou en

masse] de compost de déchets verts est optimal vis-à-vis de la production de biomasse. L’apport étant

réalisé en mélange avec des billes d’argiles expansées et du sable.

Ampim et al. (2010), dans une revue sur les substrats de culture de toiture végétalisée, distinguent parmi

les substrats « classiques », deux grands types : les commerciaux et non commerciaux. Les premiers

sont en général des substrats prêts à l’usage mais dont la composition n’est que partiellement dévoilée.

Dans le second cas, il s’agit de mélange spécifique ou réalisé dans le cadre de recherche. Comme ils le

relatent, plusieurs types de substrats peuvent être utilisés

11

:

- matériaux minéraux ou organiques naturels : sable, argile, gravier, tourbe, fibre de coco et

pierre volcanique (i.e. pouzzolane) ou ponce ;

- minéraux artificiels : schiste, argile ou ardoise expansée, perlite, vermiculite ou de la laine de

roche ;

- matériaux recyclés : compost, sciure, écorce, brique ou tuile concassée, béton et terre végétale;

- des plastiques synthétiques : polystyrène.

Parmi les articles sur les substrats de toitures végétalisées, de nombreuses études peuvent être trouvées

quant aux matériaux potentiellement utilisables dans le cadre d’une toiture végétalisée (Friedrich 2008;

11 Certains matériaux pourraient en réalité être dans une ou plusieurs catégories. La terre végétale est à la fois un matériau naturel non renouvelable et un matériau recyclé.

Young et al. 2014; Berretta et al. 2014; Stovin et al. 2015; Ondono et al. 2016; Krawczyk et al. 2017),

peu d’études portent sur l’utilisation de déchets du bâtiment en tant que matériaux recyclés pour la partie

minérale des substrats (Molineux et al. 2009; Bates et al. 2015 ; Carson et al. 2012).

En horticulture, depuis plus d’une trentaine d’années, de nombreuses études ont été menées sur

l’utilisation de matériaux alternatifs à la tourbe, classiquement et majoritairement employé en tant que

substrat de culture pour ses propriétés physico-chimiques (Michel 2010). Cet effort de recherche, répond

à un certain nombre d’enjeux notamment :

- Environnementaux, du fait de l’impact écologique de l’exploitation de la tourbe (Cleary et

al. 2005) et du rôle clef de ces écosystèmes (Kern et al. 2017) ;

- Economique, du fait des contraintes environnementales évoquées et de la rareté potentielle

d’un matériau de bonne qualité.

Face à cela, des inventaires de déchets potentiellement réutilisables ont été menés (Abad et al. 2001) et

de nombreux matériaux ont été testé ou étudiés, le plus souvent en mélange avec d’autres plus classique

telle que la tourbe (Benito et al. 2006 ; Carlile 2005; Farrell and Jones 2010). Ces inventaires et études

répondent à des usages divers : production de fleur ornementale, production de transplant, production

de jeunes arbres etc. Toutefois, elles ont en commun la recherche de caractéristiques physiques,

chimiques et biologiques des substrats de cultures, pour assurer une production significative. Parmi les

principaux substituts de la tourbe, les compost sont les plus utilisés comme le montrent Kern et al.

(2017), (Figure 10). Réalisant une analyse SWOT (Strenghts, Weaknesses, Opportunities, Threats) de

l’utilisation du compost, Raviv (2013), met en avant les éléments résumés dans le Tableau 6.

Parmi les composts étudiés, le compost de déchets verts a été couramment utilisé. Celui-ci provient de

bois d’élagage, de feuilles, de tontes de gazon ou autres produits des espaces verts. Il s’agit généralement

de compost avec un pH relativement élevé (aux alentours de 8) et des teneurs en azote total, phosphore

et potassium pouvant être relativement faibles en fonction de la composition des déchets parentaux

(richesse en tonte de gazon et feuille notamment) (Expertise MAFOR, 2015

12

; Benito et al. 2006).

En science du sol et plus particulièrement en génie pédologique, discipline émergente, un certain nombre

de matériaux technogéniques ont été testés dans l’objectif de recréer un sol fertile. Par exemple, le projet

de recherche SITERRE (Coulon and Damas 2016) a eu pour objectif de répertorier, classifier et tester

des produits résiduaires urbains dans l’objectif de recréer un sol fertile pour des pieds d’arbres et des

parcs. Pour cela, 11 matériaux dont des composts, des boues, des sous-produits papetiers, des déchets

de balayage, de la terre excavée, de la brique, du béton, des déchets de bâtiments et du ballast ont été

http://institut.inra.fr/Missions/Eclairer-les-decisions/Expertises/Toutes-les-actualites/Expertise-Mafor-testés. Ces travaux aboutissent à démontrer les potentiels intéressants et contrastés des différents

matériaux disponibles illustrés par une classification de ces derniers.

Force Faiblesse

 Faible prix

 Contribution à la nutrition des plantes

(diminution voire non utilisation de

fertilisant)

 Réduction de maladies venant du sol par les

plantes

 Hétérogénéité

 Excès de salinité ou pH inadapté

 Faible propriétés physiques

 Manque de maturité potentielle pouvant

avoir des effets phytotoxiques

Opportunité Menace

 Recyclage de déchets  Présences de pathogènes, notamment liés

au compost avec des déchets d'animaux.

 Maladies pouvant être transmises à des

plantes liées à l’utilisation de déchets de

plante et/ou un mauvais compostage

Tableau 6 : Principaux résultats de l’analyse SWOT sur l’utilisation des composts en tant que support de culture, réalisé par (Raviv 2013).

Figure 10 : Aperçu des principaux composants des substrats de cultures en fonction du nombre d’occurrence du matériau dans des publications sur Web of Science en Avril 2016 (Kern et al. 2017).

11048 1363 866 _{652 625} 53 8 0 2000 4000 6000 8000 10000 12000

Compost Ecorce Fibre (bois,

papier, etc.)

Fibre de coco

Tourbe Biochar Digestat

No m b re d 'o cc u ren ce d u " m atér iau " en co m b in aiso n av ec " g ro w in g m ed ia"

Dans le document Des Technosols construits à partir de produits résiduaires urbains : services écosystémiques fournis et évolution (Page 63-67)